I.CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠĐể đo tốc độ động cơ ta có rất nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu, mục đích mà ta sử dụng.1 Đo tốc độ động cơ sử dụng máy phát tốc :Nhược điểm độ chính xác thấp,lại đòi hỏi kèm theo bộ chuyển đổi tương tự số để số hóa tín hiệu đo nên phương pháp này không được ưa dùng nó dần đi vào dĩ vãng. 2Phương pháp sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa giải mãĐo tốc độ động cơ có các ưu điểm: Độ phân giải cao dẫn đến kết quả cực kỳ chính xác. Ít nhiễu với sóng điện từ. 3Phương pháp sử dụng máy đo góc tuyệt đối :Ưu điểm ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ,ít nhiễu điện từ tuy nhiên chúngkhông đạt được độ phân giải cao như bộ cảm biến quang tốc độ với tín hiệu hình sin. 4Phương pháp xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện và điện áp stato mà không cần bộ cảm biến tốc độ. Các phương pháp sử dụng máy phát tốc hoặc bộ cảm biến tốc độ nói trên có một số nhược điểm là:Nó làm cho hệ thống truyền động không đồng nhất do phải lắp thêm váo trục động cơ các cảm biến.Trong một số trường hợp không thực hiện được.Vd như như trong hệ thống truyền động cao tốc hoặc khi động cơ làm việc trong môi trường độc hại. Phương pháp xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện và điện áp stato mà không cần bộ cảm biến tốc độ khắc phục được các nhược điểm trên.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN ********* ĐỒ ÁN MÔN: VI MẠCH SỐ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ- ĐO NHIỆT ĐỘ BẰNG CẶP NHIỆT NGẪU DẢI ĐO TỪ 0-9999 VÒNG/PHÚT Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THU HÀ Nhóm sinh viên thực : Nguyễn Thành Phúc Nguyễn Huy Phương Nguyễn Hữu Phương Lê Đức Quảng Lớp : ĐH TĐH K8 0841 240 098 0841 240160 0841 240 159 0841 240 094 GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN Đề Tài: Thiết Kế Mạch Đo Tốc Độ Động Cơ Mô Tả : Mạch dùng để đo Tốc độ động gồm : Encoder(100xung/vòng), led để hiển thị giá trị đo,hai nút start ,stop để khởi động dừng hệ thống LỜI MỞ ĐẦU Như biết, khoa học công nghệ phát triển cách nhanh chóng năm gần đây, đặc biệt ngành kỹ thuật điện-điện tử Sự xuất vi mạch, IC số tổng hợp giúp cho kích thước mạch nhỏ gọn, tiện lợi Trải qua phát triển khoa học công nghệ, chế tạo nhiều loại tần số, phục vụ ngành điện tử viễn thông, công nghệ thông tin, tự động hóa Với kiến thức học lớp tìm hiểu thực tế Trong thời gian yêu cầu nhóm em hoàn thành đồ án môn học với nội dung “Mạch Đo Tốc Độ Động Cơ” Do kiến thức chuyên ngành thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi sai sót, mong thầy cô góp ý kiến để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyến Thu Hà giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án này! I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Để đo tốc độ động ta có nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu, mục đích mà ta sử dụng Đo tốc độ động sử dụng máy phát tốc : Nhược điểm độ xác thấp,lại đòi hỏi kèm theo chuyển đổi tương tự số để số hóa tín hiệu đo nên phương pháp không ưa dùng dần vào dĩ vãng Phương pháp sử dụng cảm biến quang tốc độ với đĩa giải mã Đo tốc độ động có ưu điểm: - Độ phân giải cao dẫn đến kết xác - Ít nhiễu với sóng điện từ Phương pháp sử dụng máy đo góc tuyệt đối : Ưu điểm bị ảnh hưởng nhiệt độ,ít nhiễu điện từ nhiên chúngkhông đạt độ phân giải cao cảm biến quang tốc độ với tín hiệu hình sin Phương pháp xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện điện áp stato mà không cần cảm biến tốc độ Các phương pháp sử dụng máy phát tốc cảm biến tốc độ nói có số nhược điểm là: - Nó làm cho hệ thống truyền động không đồng phải lắp thêm váo trục động cảm biến - Trong số trường hợp không thực được.Vd như hệ thống truyền động cao tốc động làm việc môi trường độc hại Phương pháp xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện điện áp stato mà không cần cảm biến tốc độ khắc phục nhược điểm Phương pháp dùng encoder Phương pháp đo tốc độ động cơthông dụng dùng cảm biến quang hay gọi encoder Tín hiệu encoder tạo dạng xung vuông có tần sốthay đôi vào tốc độ động Do xung vuông đưa vào bộvi xửlý để đếm sốxung khoảng thời gian cho phép từ ta có thểtính giá trịvận tốc động Đây phương pháp mà người ta sửdụng để ổn định tốc độ động cơhay điều khiển nhanh chậm Phương pháp dùng cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận bao gồm tất loại cảm biến phát vật thể không cần tiếp xúc công tắc hành trình mà dựa mối quan hệ vật lý cảm biến vật thể cần phát Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu chuyển động xuất vật thể thành tín hiệu điện Có hệ thống phát để thực công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dòng điện xoáy phát vật thể kim loại nhờ tượng cảm ứng điện từ, hệ thống sử dụng thay đổi điện dung đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm hệ thống chuyển mạch cộng từ NGUYÊN LÝ ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Để đo tốc độ động ta sử dụng :1 encoder(100 xung/vòng) led để thị giá trị đo Tín hiệu encoder tạo dạng xung vuông có tần số thay đổi vào tốc độ động Do xung vuông đưa vào bộvi xửlý để đếm sốxung khoảng thời gian cho phép từ ta tính giá trịvận tốc động Encoder tích hợp sẵn gắn trực tiếp vào động nên ta cần cấp điện vào cho encoder lấy dãy tín hiệu động quay có xung chân encoder thông qua mã hóa giải mã hiển thị Led Nguyên lý encoder, đĩa tròn xoay, quay quanh trục.Trên đĩa có lỗ (rãnh) Người ta dùng đèn led để chiếu lên mặt đĩa Khi đĩa quay, chỗ lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua chỗ có lỗ (rãnh), đèn led chiếu xuyên qua Khi đó, phía mặt bên đĩa, người ta đặt mắt thu Với tín hiệu có, ánh sáng chiếu qua, người ta ghi nhận đèn led có chiếu qua lỗ hay không.Số xung đếm tăng lên tính số lần ánh sáng bị cắt! Như encoder tạo tín hiệu xung vuông tín hiệu xung vuông cắt từ ánh sáng xuyên qua lỗ Nên tần số xung đầu phụ thuộc vào tốc độ quay tròn Đối với encoder dùng có tín hiệu lệch pha 90° Hai tín hiệu xác định chiều quay động Bằng cách đếm số xung dao động encoder tạo đông hoạt động khoảng thời gian T Khoảng thời gian cần để đo xung Số lần dao động xung khoảng thời gian cần đo Khi đếm số xung dao động khoảng thời gian T từ tính tốc độ động hiển thị lên led qua khối mạch Trước tiên ta tìm hiểu mạch sử dụng : • Mạch tổ hợp Mã hóa Mã hóa giải mã xa lạ tất yếu đời sống Nó dùng để dễ nhớ, dễ đặt, dễ làm,….là quy ước chung phổ biến bí mật Chẳng hạn dùng chữ để đặt tên cho đường, cho người, dùng số mã số sinh viên, thi đấu thể thao, quy ước đèn xanh, đỏ, vàng tương ứng cho phép đi,đứng, dừng giao thông, viết thư sử dụng chữ viết tắt, kí hiệu riêng để giữ bí mật hay phức tạp phải mã hoá thông tin dùng tình báo, … Trong hệ thống số kể viễn thông, máy tính, đường điều khiển tuỳ chọn hay liệu truyền hay xử lí phải dạng số hệ gồm 0, có nhiều đường tín hiệu có bit đường điều khiển mở nguồn cho mạch mức 1, có nhiều đường địa nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU xác định địa nhớ, liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in kí tự Tất tổ hợp bit gọi mã số (code) hay mã Và mạch tạo mã số gọi mạch mã hoá (lập mã: encoder) 1.1.1 Bộ mã hóa nhị phân – thập phân ( mã hoa BCD) Bộ mã hóa nhị-thập phân mạch điện có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số hệ thập phân thành mã hệ nhị phân Dạng mã gọi mã BCD -Bảng chân lí mã hóa BCD : Mạch giải mã Mạch giải mã mạch có chức ngược lại với mạch mã hoá tức có mã số áp vào ngõ vào tương ứng có ngõ tác động, mã ngõ vào thường mã ngõ Tất nhiên ngõ vào cho phép phải bật lên cho chức giải mã Mạch giải mã ứng dụng ghép kênh liệu, hiển thị led đoạn, giải mã địa nhớ 2.1 Giải mã BCD sang led đoạn Một dạng mạch giải mã khác hay sử dụng hiển thị led đoạn mạch giải mã BCD sang led đoạn Mạch phức tạp nhiều so với mạch giải mã BCD sang thập phân nói phần trước mạch phải cho tổ hợp có nhiều ngõ lên cao xuống thấp (tuỳ loại đèn led anode chung hay cathode chung) để làm đoạn led cần thiết sáng tạo nên số hay kí tự Trước hết xem qua cấu trúc loại đèn led đoạn số đèn cấu tạo đoạn led có chung anode (AC) hay cathode (KC); xếp hình số vuông (như hình trên) có led đặt làm dấu phẩy thập phân cho số thị; điều khiển riêng biệt không qua mạch giải mã Các chân led xếp thành hàng chân hàng chân A chung hay K chung Thứ tự xếp cho loại trình bày : Hình 2.3 Cấu trúc chân dạng led đoạn Để đèn led hiển thị số led tương ứng phải sáng lên, đó, led phải phân cực điện trở khoảng 180 đến 390 ohm với nguồn cấp chuẩn thường 5V IC giải mã có nhiệm vụ nối chân a, b, g led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung) Mạch dãy Mạch dãy mạch logic có phần tử nhớ tạo mạch lật mạch logic biến mạch không phụ thuộc vào tổ hợp biến vào mà phụ thuộc vào trạng thái mạch 3.1 Thanh ghi ghi dịch Thanh ghi dãy mạch nhớ có chức lưu giữ dưc liệu biến đổi liệu số từ nối tiếp sang song song ngược lại mạch lật lưu giữ bit, ghi dài bit phải tạo từ nhiêu mạch lật Thanh ghi nhận liệu song song Mạch chốt liệu : Bộ ghi dịch : 3.2 Bộ đếm Bộ đếm thiết bị đếm số xung cửa vào, đầu đếm số lượng xung đếm - Bộ đếm nhị phân đồng - Bộ đếm thập phân đồng bộ Mạch dao động Mạch dao động ứng dụng nhiều thiết bị điện tử, mạch dao động nội khối RF Radio, kênh Tivi mầu, Mạch dao động tạo xung dòng , xung mành Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động v v Cấu tạo điển hình cặp nhiệt công nghiệp 1.1.Cấu tạo : 1) Vỏ bảo vệ: 2) Mối hàn :3) Dây điện cực :4) Sứ cách điện: 5) Bộ phận lắp đặt: 6) Vít nối dây: 7) Dây nối; 8) Đầu nối dây Đầu làm việc điện cực (3) hàn nối với hàn vảy, hàn khí hàn tia điện tử Đầu tự nối với dây nối (7) tới dụng cụ đo nhờ vít nối (6) dây đặt đầu nối dây (8) Để cách ly điện cực người ta dùng ống sứ cách điện (4), sứ cách điện phải trơ hoá học đủ độ bền nhiệt nhiệt độ làm việc Để bảo vệ điện cực, cặp nhiệt có vỏ bảo vệ (1) làm sứ chịu nhiệt thép chịu nhiệt Hệ thống vỏ bảo vệ phải có nhiệt dung đủ nhỏ để giảm bớt quán tính nhiệt vật liệu chế tạo vỏ phải có độ dẫn nhiệt không nhỏ không lớn Trường hợp vỏ thép mối hàn đầu làm việc tiếp xúc với vỏ để giảm thời gian hồi đáp 1.2.Vật liệu chế tạo điện cực 1) Telua 2) Chromel 3) Sắt 4) Đồng 5) Graphit 6) Hợp kim platin-rođi 7) Platin 8) Alumel 9) Niken 10) Constantan 11) Coben - Cặp Platin - Rođi/Platin: Cực dương hợp kim Platin (90%) rôđi (10%), cực âm platin Nhiệt độ làm việc ngắn hạn cho phép tới 1600oC , Eđ =16,77mV Nhiệt độ làm việc dài hạn qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dòng IB xuất => có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB phụ thuộc theo công thức IC = β.IB Trong IC dòng chạy qua mối CE IB dòng chạy qua mối BE β hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor 1.6 Nguồn cấp cho mạch : 12v 1.7 Ic LM358 Có chức để so sánh điện áp chân U3 với điện áp chân U2 : U3>U2 điện áp U1ở chân dương đèn Led sáng U[...]... hơp đo ở nhiệt độ cao ) Ta chỉ khảo sát phương pháp đo trực tiếp với giải nhiệt độ cần đo không phải ở quá cao.( 0 – 91) Đo nhiệt độ bằng phương pháp trưc tiếp ta lại khảo sát 2 loại nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu và nhiệt kế nhiệt điện trở Trong kỹ thuật đo lường nhiệt độ ta có nhiều phương pháp để đo nhiệt độ như dùng cảm biến nhiệt điện trở kim loại , dùng cặp nhiệt ngẫu hay dùng IC cảm biến nhiệt độ Sau... đổi U-I để đưa vào cơ cấu hiển thị.0 3.2 Các phương pháp đo nhiệt độ Đo nhiệt độ là phương pháp đo lường tín hiệu dạng tự nhiên của môi trường, không có điện trong đại lượng cần đo - Nhiệt độ được phân làm nhiều dải để đo: + Dải mức thấp + Dải mức trung bình + Dải mức cao Nhiệt độ được đo với các cảm biến hỗ trợ như + Cặp nhiệt kế + Nhiệt điện kế kim loại + Nhiệt điện trở kim loại + Nhiệt điện trở bán... là dùng cặp nhiệt ngẫu .Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu : Phương pháp đo nhiệt độ bằng cảm biến nhiệt ngẫu dựa trên cơ sở hiệu ứng nhiệt điện Người ta nhận thấy rằng khi hai dây dẫn chế tạo từ vật liệu có bản chất hoá học khác nhau được nối với nhau bằng mối hàn thành một mạch kín và nhiệt độ hai mối hàn là t và t0 khác nhau thì trong mạch xuất hiện một dòng điện Sức điện động xuất hiện do hiệu ứng nhiệt điện... ở mức cao 7 Động cơ encoder 8.Thuyết minh nguyên lý hoạt động Khi ta ấn nut START/STOP mạch hoạt động IC 555 cấp xung cho bộ đếm thời gian và nguồn tín hiệu cấp điện cho động cơ hoat động Khi mạch đếm chưa hết tần số thì đầu ra của cổng 4017 vẫn ở mức thấp mạch hoạt động khi đạt hết quá trình đếm xung thì đầu ra của 4017 đạt mức cao hệ thống ngừng đếm Và đó chính là kết quả đo tần sô của... Phần Thuyết Minh Yêu cầu bố cục nội dung: Chương 1: Tổng quan về mạch đo Chương 2: Giới thiệu về các thiết bị chính Chương 3: Tính toán, thiết kế mạch đo - Tính toán,lựa chọn cảm biến Tính toán, thiết kế mạch đo Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa Dùng phần mềm mô phỏng mạch Chương 1: Tổng quan mạch đo I.Tổng quan Vi mạch số ,vi mạch tương tự lĩnh vực không những mang tới thời sự nóng bỏng... báo nhiệt độ ra đèn và vấn đề đo lường các đại lượng không điện bằng điện Có nhiều phương pháp đo nhiệt độ tuỳ theo yêu cầu về kỹ thuật và giải nhiệt độ Phân ra làm 2 phương pháp chính : Đo trực tiếp và đo gián tiếp +Đo trưc tiếp là phương pháp đo trong đó các chuyển đổi nhiệt điện đươc đặt trực tiếp trong môi trường cần đo +Đo gián tiếp là phương pháp đo trong đó dụng cụ đo đặt ngoài môi trường cần đo( áp.. .Mạch dao động hình Sin Mạch dao động đa hài Mạch dao động nghẹt Mạch dao động dùng IC II LINH KIỆN TRONG BÀI : - IC NE 5555 : Dùng tạo dao động đếm thời gian - Điện trở 1k,217.0475 k - Tụ điện (0.01 uF tụ thường) ,(0.001 F) - IC 4017 để tạo ra bộ đếm thập phân - Động cơ encoder : 100xung/vòng - SEG 7Vạch cathode chung, - Ic 74ls190... điện gọi là sức điện động nhiệt điện Nếu một đầu của cặp nhiệt ngẫu hàn nối với nhau, còn đầu thứ hai để hở thì giữa hai cực xuất hiện một hiệu điện thế · Nhiệt độ đầu tự do t0 đươc duy trì ở nhiệt độ chuẩn 0 nhưng thực tế thường nhỏ hơn trên lý thuyết Phương pháp khắc phục :có 2 phương pháp : giữ ổn nhiệt độ đầu đo hoăc dùng thiết bị bù nhiệt Với cách thứ nhất ta chỉ việc ngâm đầu đo vào nước đá cũng... (4), sứ cách điện phải trơ về hoá học và đủ độ bền cơ và nhiệt ở nhiệt độ làm việc Để bảo vệ các điện cực, các cặp nhiệt có vỏ bảo vệ (1) làm bằng sứ chịu nhiệt hoặc thép chịu nhiệt Hệ thống vỏ bảo vệ phải có nhiệt dung đủ nhỏ để giảm bớt quán tính nhiệt và vật liệu chế tạo vỏ phải có độ dẫn nhiệt không quá nhỏ nhưng cũng không được quá lớn Trường hợp vỏ bằng thép mối hàn ở đầu làm việc có thể tiếp... có cách thứ 2 :khi nhiệt độ thanh tư do thay đổi thay đổi làm cho mạch bù mất cân bằng dẫn đến việc xuất hiện điện áp bù vào sức điện động bị thay đổi Ta có : ( , )= ( , )+ II.Hình thành sơ đồ khối 1 Sơ đồ khối Mạch đo gồm có 6 khối cơ bản : 1 khối cảm biến 2 mạch khuếch đại 3 mạch so sánh 4 khối chỉ thị 5 khối cảnh báo 6 mạch chuyển đổi u sang i Bản vẽ sơ đồ khối nguyên lý mạch đo : Khối Chỉ thị Chuyển